JPH0551644B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば連続焼鈍炉（CAL）あるい
は連続焼鈍亜鉛メツキ設備（CGL）において、
連続的に搬送される帯状の薄鋼板を加熱する方法
に関する。本発明は連続焼鈍炉に好適であるの
で、以下これを例にとつて説明する。

〔従来の技術〕

従来、冷間圧延薄鋼板（以下、薄鋼板という）
を所定の焼鈍パターンに沿つて熱処理する連続焼
鈍炉においては、ラジアントチユーブからの輻射
熱を利用した間接加熱方法が採用されていた。し
かし近年では、省エネルギの観点から上記薄鋼板
を火炎で直接加熱する直火還元加熱バーナの開発
が行われている。このような連続焼鈍炉に採用さ
れる直火還元加熱バーナとして、ラジアントカツ
プバーナ（プレミツクスバーナ）、高速ジエツト
バーナ（ノズルミツクスバーナ）がある。上記ラ
ジアントカツプバーナは、燃料と燃焼空気とを予
め混合し、これをバーナタイル内で急速燃焼させ
て、このタイル内面からの輻射伝熱により上記薄
鋼板を加熱するものである。また、上記高速ジエ
ツトバーナは、燃料と燃焼空気とを急速混合燃焼
させ、この高温高速の火炎ガスジエツトを薄鋼板
に衝突させて対流伝熱により加熱するものであ
る。

しかしながら、上記ラジアントカツプバーナ
は、燃料と燃焼空気とを予め混合することから無
酸化加熱には良いものの逆火や爆発の恐れがあ
り、この爆発を防止する必要があることから燃焼
空気を予熱できず熱効率が低いという欠点があ
る。また、上記高速ジエツトバーナは、燃焼空気
を予熱できるものの燃焼反応途中の火炎が薄鋼板
に直接衝突することから、火炎中に残存する微量
酸素により薄鋼板に酸化膜が発生し易いという欠
点がある。そこで、例えば特開昭62−52311，
52312，52313号公報に開示されているように、燃
焼空気を予熱できる拡散燃焼タイプの直火還元加
熱バーナが提案されている。一方、特開昭57−
169075号公報では、上記各バーナのそれぞれの欠
点をカバーするために、薄鋼板の入側の初期加熱
ゾーンには燃焼空気を予熱できるノズルミツクス
バーナを採用し、出側の最終加熱ゾーンには酸素
残存量の少ないプレミツクスバーナを採用し、こ
れにより熱効率の向上と無酸化加熱とを両立する
ようにした方法が提案されている。

さらにまた、特開昭55−97432号公報では、薄
鋼板通過路付近の雰囲気中の酸素量を検出し、こ
の検出酸素量が薄鋼板表面の許容酸化膜厚に対応
する酸素量の上限値を超えた時に各バーナの空気
比を低下させる等の燃焼制御を行うようにしたも
のが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の各公報による薄鋼板
の加熱方法では、以下の問題点がある。

上記薄鋼板の入側、出側にそれぞれノズルミ
ツクス、プレミツクスバーナを配設する方法
は、設備コストの増大を招くとともに、酸化膜
の生成を完全に防止することは困難である。即
ち、連続焼鈍炉の生産能力にもよるが、一般的
に薄鋼板の加熱には数10〜数100本という多数
のバーナを配置する必要があり、しかもこれを
制御方式の異なる２種類に分割して配設する必
要があることから、それだけ設備費が高くつ
く。しかも、各バーナへの燃焼空気、燃料の供
給は、主配管部分において別個に流量調整した
後、支管部分に分配する構造になつている。こ
の場合、主配管から分配支管を通つて各バーナ
口までの圧力損失がそれぞれ異なるため、燃焼
空気、燃料の流量を各バーナに均等に分配する
ことが非常に困難となる。従つて、あるバーナ
は空気比が高くなり、それだけ高い酸素濃度と
なり、各バーナの燃焼がアンバランスとなる。
その結果、薄鋼板の表面に斑模様の酸化膜が発
生し易いという問題点がある。

一方、上記酸素量を検出して各バーナの空気
比を制御する方法は、高価な酸素分析計やバー
ナへの空気比制御装置が各バーナごとに必要と
なることから、この場合も設備費が上昇すると
いう問題点がある。また、設備費低減の観点か
ら一台の酸素分析計で多数のバーナを同時に制
御する場合は、各バーナごとの燃焼アンバラン
スが解消できず、一部のバーナから煤が発生す
る場合があるという問題が生じる。

本発明の目的は、設備費を高騰させることな
く、しかも燃焼アンバランスに起因する酸化膜、
煤の発生を防止できる全く新規な薄鋼板の連続加
熱方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者らは、上述した従来の問題点を詳細
に検討した結果、ノズルミツクスバーナ、拡散燃
焼バーナ、高速ジエツトバーナのいずれのバーナ
でも、バーナを薄鋼板の搬送方向に沿つて多数配
設し、しかも薄鋼板の近傍で燃焼させている限
り、各バーナの燃焼アンバランスと火炎中の微量
酸素による酸化膜の発生は不可避であり、かつ設
備費の高騰も避けられないと考えるに至つた。ま
た、プレミツクスバーナにおいては、空気比のバ
ラツキは低くできるものの火炎長さのバラツキが
大きく、薄鋼板表面での残留酸素が高くなる場合
があり、結局酸化膜が厚くなるという問題があ
る。そこで、本件発明者らがさらに検討を深めた
ところ、還元性ガスを生成するための燃焼機能と
薄鋼板を加熱する伝熱機能とを完全に分離すれ
ば、上記問題点を解決できることに想到し、本発
明を成したものである。

そこで本発明は、連続的に搬送される薄鋼板を
加熱する方法において、独立して設けられた還元
性ガス発生炉内で燃料を理論空気比以下で燃焼さ
せて高温の還元性ガスを生成し、これを上記薄鋼
板に高速で吹き付けて該薄鋼板を加熱することを
特徴としている。

ここで、上記空気比としては0.9以下、還元性
ガスの薄鋼板への噴流速度は20m／sec以上にす
ることが望ましい。この数値を設定した理由は以
下のとおりである。

まず、上記空気比については、還元性ガスを得
るには空気比1.0以下の不完全燃焼条件にする必
要があるわけであるが、熱効率の点からはなるべ
く空気比1.0に近づけたほうが好ましい。ところ
が、一方では、薄鋼板の酸化膜生成を防止する観
点からは、なるべく空気比を下げて高濃度のH₂，
COを含み、かつ未燃焼カーボン（煤）が残留酸
素の少ないほどよいことになる。そこで、本発明
者らが実験したところ、従来の薄鋼板通過路付近
で燃焼させる場合は、空気比は0.8程度にしなけ
れば酸素濃度を充分に低くできないが、本発明の
如く別個にガス発生炉を設けた場合は、高負荷燃
焼が可能となり、空気比が比較的高くても酸素濃
度を低下させることができる。その結果、薄鋼板
の温度にもよるが、熱効率を高くしながら残留酸
素を低くする観点から空気比0.9以下にするのが
望ましいという結論を得た。

また、上記噴流速度のレベルは、対流伝熱促進
の観点から高速ほど良いわけであるが、該噴流用
ブロワの消費電力の増加や還元性ガスを薄鋼板に
供給する通路中のシール性の問題が発生し易くな
る点を考慮し、かつある程度の伝熱効率が得られ
る流速として流速20m／sec程度以上が望ましい。

また、本発明による薄鋼板の連続加熱方法にお
いては、上記薄鋼板への伝熱効率を向上させるた
めに、薄鋼板に吹き付けられた還元性ガスの一部
を抽気回収し、この回収還元性ガスを再度ガス発
生炉からの還元性ガス中に混入することにより、
薄鋼板への噴流をさらに高速化し、また増量する
ことも効果的である。さらに、熱効率を向上させ
て省エネルギ化を図るために、上記回収された還
元性ガスを再燃焼炉内にて完全燃焼させて、該完
全燃焼ガスの顕熱を上記還元性ガス発生炉用の酸
化剤（燃焼空気、酸素富化空気）の予熱に利用し
てもよい。

〔作用〕

本発明に係る薄鋼板の連続加熱方法によれば、
例えば連続焼鈍炉に対して、独立して還元性ガス
発生炉を設置し、このガス発生炉内で燃料を理論
空気比以下で燃焼させて高温の還元性ガスを生成
するとともに、この還元性ガスを高速で薄鋼板に
噴射し、これにより薄鋼板を加熱するようにした
ので、上記還元性ガス発生炉を設けるとともに、
これを燃焼制御するだけでよく、従来のような多
数のバーナ及びこれの制御用酸素分析計等を設置
して個別に制御する場合に比べ大幅に設備費を低
減できる。

また、還元性ガスを生成するための燃焼機能と
薄鋼板を加熱するための伝熱機能とを完全に分離
することとし、上記還元性ガス発生炉を別途設置
したので、高負荷燃焼が可能となつて炉内を高温
に保持でき、従つて従来よりも高い空気比で残留
酸素量の少ない還元性ガスを効率よく生成でき
る。さらにこの還元性ガスの成分、流量、流速
を、薄鋼板の全面にわたつて均一に分布させるこ
とができるから、従来のような各バーナごとの燃
焼アンバランスを回避でき、この結果酸化膜の発
生を防止でき製品品質を向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１実施例による連続焼鈍炉
における薄鋼板の連続加熱方法を説明するための
図である。本実施例は、既設の連続焼鈍設備に加
熱炉を追加して、処理能力を向上できるようにし
た場合を例に説明する。

図において、１は冷間圧延薄鋼板用連続焼鈍炉
である。この連続焼鈍炉１は、入側ルーパ２、予
熱帯３、加熱帯４、均熱帯５、及び図示していな
いが、ガスジエツト冷却帯、過時効処理帯、急冷
帯、出側ルーパをそれぞれ接続して構成されてい
る。そして上記各帯２〜５及び各通路内の上、下
には、炉幅方向に多数の搬送ロール６が架設され
ており、薄鋼板Ｗはこの各搬送ロール６に順次巻
回されている。これにより薄鋼板Ｗは各帯２〜５
を順次通過しながら所定の焼鈍パターンに沿つて
熱処理が施される。

上記入側ルーパ２と予熱帯３とを連通する通路
７に、本実施例の還元性ガス噴流加熱帯８が付加
されている。この噴流加熱帯８は、上記連続焼鈍
炉１と独立して設けられた還元性ガス発生炉９
と、該ガス発生炉９で生成された還元性ガスＧを
薄鋼板Ｗに高速で吹き付ける噴射ノズル１０を有
する一対のガスヘツダ１２，１３と、該両ヘツダ
１２，１３に還元性ガスＧを供給する還元性ガス
供給管１１とから構成されている。

上記還元性ガス発生炉９の内壁には耐火煉瓦が
内張りされており、該発生炉９にはバーナ１４が
装着されており、これには燃料供給管１５ａ、燃
焼空気供給管１５ｂが接続されている。上記バー
ナ１４には未燃焼カーボンの発生を抑制するとと
もに、酸化膜発生を防止するため残留酸素量を20
〜30ppm以下に設定できる急速燃焼型バーナが採
用されている。これにより上記還元性ガス発生炉
９内で燃料を空気不足状態、つまり空気比0.9以
下で燃焼させて、残留酸素の極めて少なく、かつ
H₂，CO等からなる還元性ガスを生成することが
できる。

また、上記還元性ガス発生炉９に接続された上
記還元性ガス供給管１１は２本の分岐管１１ａ，
１１ｂに分かれており、該各分岐管１１ａ，１１
ｂの延長端は各ガスヘツダ１２，１３に接続され
ている。このガスヘツダ１２，１３は上記通路７
を挟んで向かい合うように配設されている。

さらに、上記ガスヘツダ１２，１３の上記通路
７との対向面には、それぞれ炉高方向に等間隔
で、かつ左右交互に各３本の噴射ノズル１０が接
続されている。この各噴流ノズル１０の噴流口１
０ａは通路７内を臨んでおり、これにより上記薄
鋼板Ｗの両面に還元性ガスＧを噴射できるように
なつている。ここで、上記噴流ノズル１０は、還
元性ガスＧを20m／sec以上で高速噴射させると
ともに、温度偏差を無くすために炉幅方向に多数
の噴流口を一直線状又は千鳥状に配置したもの、
あるいは炉幅方向に伸びるスリツト状に形成され
たものが採用される。また、上記噴流ノズル１０
は、必要に応じて噴流ガス流速を可変できる多重
構造のものを採用してもよく、あるいは上記噴流
ノズル１０の基部と上記ガスヘツダ１２，１３と
の間に噴流ガス流量を調整できる流量調節弁を介
設してもよい。このように構成することにより、
各ノズル１０からの流量、流速を均一にできる。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例の連続焼鈍炉１は、連続的に薄鋼板Ｗ
を搬送しつつ所定の焼鈍パターンに沿つて熱処理
する設備である。そして、上記薄鋼板Ｗは噴流加
熱帯８を通過する際に、還元性ガス発生炉９で生
成された高温の還元性ガスＧが吹き付けられ、こ
れにより加熱されることとなる。

このように本実施例による薄鋼板Ｗの連続加熱
方法によれば、独立して還元性ガス発生炉９を設
置し、この発生炉９内で燃料を空気比0.9以下で
燃焼させて高温の還元性ガスＧを生成し、この還
元性ガスＧを噴流ノズル１０から20m／sec以上
の高速で薄鋼板Ｗに噴射し、この対流伝熱により
薄鋼板Ｗを加熱するようにして、還元性ガスＧを
生成するための燃焼機能と薄鋼板Ｗを加熱するた
めの伝熱機能とを完全に分離したので、以下のよ
うな効果がある。

還元性ガス噴流加熱帯８、つまり上記還元性
ガス発生炉９を設けるとともに、これの燃焼制
御を行うだけでよく、従来のような多数のバー
ナ及びこれらの制御用酸素分析計等を不要にで
き、それだけ設備費を大幅に削減でき、コスト
ダウンができる。

また、耐火壁構造の還元性ガス発生炉９を別
途設置したことにより高負荷燃焼できるので、
還元性ガスＧを高温に保持することができ、従
つて従来よりも高い空気比で残留O₂量を少な
くでき、炉のコンパクト化及び熱効率を高める
ことができる。

上記各噴流ノズル１０間の還元性ガスＧの成
分、流量、流速を均一化できるから、燃焼アン
バランスを回避でき、しかも火炎を直接衝突さ
せないで済むから、酸化膜の発生を防止でき高
品質を確保できる。

さらに、還元性ガスＧの高速噴射により対流
伝熱を促進でき、伝熱効率を向上でき省エネル
ギとなる。

さらにまた、本実施例の噴流加熱帯８は既設
の設備に容易に追加できるので、既設炉の薄鋼
板の搬送速度をアツプして、処理能力を20〜30
％向上できる。

第２図は本願の第２実施例を示し、これは還元
性ガスの顕熱を回収して熱効率を向上させた例で
あり、図中、第１図と同一符号は同一又は相当部
分を示す。

上記通路７内のガス流で見た下流側、即ち、噴
流ノズル１０の下部Ａには還元性ガス抽気管１６
の吸引口が接続されており、この抽気管１６の後
端は回収された還元性ガスを完全燃焼する再燃焼
炉１８に接続されている。そして上記再燃焼炉１
８で燃焼された排ガスは排ガス管１８ａを通つて
熱交換器１９に供給され、これにより上記還元性
ガス発生炉９に供給される燃焼空気を予熱するよ
うになつている。なお、上記通路７の上流側に
は、ラジアントチユーブによる間接加熱の強還元
帯２１が配設されている。この実施例では伝熱に
利用された還元性ガスＧをその下流で回収して、
再燃焼し、この熱によりガス発生炉９への酸化剤
（空気または酸素富化空気、純酸素）を予熱でき
るので、この点からも省エネルギとなる。

さらに、対流伝熱を促進するため、上記抽気管
１６の途中と還元性ガス供給管１１とをリターン
管１７で接続連通させることが有効である。この
リターン管１７は上記回収還元性ガスをエジエク
タにより吸引して上記還元性ガス供給管１１に返
送するように構成されており、これによりノズル
１０からの流速、流量を高く保てるようになつて
いる。

なお、上記実施例では、既設の連続焼鈍炉１の
加熱能力の向上を図る目的から、入側ルーパ２と
予熱帯３との間の通路７に還元性ガス噴流加熱帯
８を追加した場合を例にとつて説明したが、本発
明に係る連続加熱方法は、独立して設置された還
元性ガス発生炉で還元性ガスを生成し、この還元
性ガスを薄鋼板に衝突させるという、燃焼機能と
伝熱機能とを分離して加熱することを特徴として
いるから、例えば予熱帯、均熱帯等の還元性ガス
性雰囲気中で加熱する場合にも適用できる。

また、上記実施例では連続焼鈍炉を例にとつて
説明したが、本発明は勿論連続焼鈍亜鉛メツキ設
備にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る薄鋼板の連続加熱方
法によれば、独立した還元性ガス発生炉で還元性
ガスを生成し、薄鋼板を上記高温還元性ガスを高
速噴射により加熱して、燃焼機能と伝熱機能とを
分離したので、設備費を大幅に低減でき、しかも
燃焼アンバランスに起因する酸化膜、煤の発生を
防止して高品質を確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による薄鋼板の連
続加熱方法を説明するための連続焼鈍炉を示す概
略構成図、第２図は第２実施例による還元性ガス
噴流加熱帯を示す概略構成図である。 図において、９は還元性ガス発生炉、１０は噴
流ノズル、Ｇは還元性ガス、Ｗは薄鋼板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続的に搬送される帯状の薄鋼板を加熱する
   方法において、独立して設けられた還元性ガス発
   生炉内で燃料を理論空気比以下で燃焼させて高温
   の還元性ガスを生成し、上記薄鋼板を上記高温還
   元性ガスを高速で吹き付けて加熱することを特徴
   とする薄鋼板の連続加熱方法。